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通孔銅層空洞的原因識別及生產(chǎn)工藝建議(一)

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2012-12-27??瀏覽次數(shù):746 ??關(guān)注:加關(guān)注
核心提示:一般顯影后很難發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的抗蝕劑,空洞所在的位置和缺陷寬度是判斷孔口和孔邊空洞的主要依據(jù)。抗蝕劑為何流入孔中?被抗蝕劑覆蓋

一般顯影后很難發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的抗蝕劑,空洞所在的位置和缺陷寬度是判斷孔口和孔邊空洞的主要依據(jù)。抗蝕劑為何流入孔中?被抗蝕劑覆蓋的孔中氣壓比大氣壓低20%,貼膜時孔中空氣熱,空氣冷到室溫時氣壓降低。氣壓導(dǎo)致抗蝕劑慢慢流入孔中,直至顯影。

主要有三種因素導(dǎo)致抗蝕劑流動的速度深度,即:

(1〕貼膜前孔里有水或水汽。

(2)高厚徑比小孔,以0.5mm孔為例。

(3)貼膜與顯影時間太長。

水汽停在孔中的主要原因,水分可以降低抗蝕劑粘度,使其較快流入孔中。高厚徑比小孔較易發(fā)生空洞問題,這是由于這種孔較難干燥。小孔中的抗蝕也較難顯影。顯影前時間較長也使更多的抗蝕劑流入孔中。表面處理與自動貼膜連線,更易發(fā)生問題。

C.避免孔口或孔邊空洞

避免孔口或孔邊空洞最佳及簡單的辦法是在表面處理后增加烘干的程度。孔若干燥,不會發(fā)生孔口或孔邊空洞。再長的放置時間和顯影不佳也不會造成孔口或孔邊空洞。增加烘干后,盡可能使貼膜與顯影間的放置時間短,但要考慮穩(wěn)定問題,若發(fā)生以下情況,孔口或孔邊空洞可能會發(fā)生(以前沒有):

(1)新的表面處理設(shè)備及干燥設(shè)備安裝后。

(2)表面處理設(shè)備及干燥段功能失常。

(3)生產(chǎn)高厚徑比小孔板。

(4)抗蝕劑變化或換厚的干膜。

(5)真空貼膜機使用。

最壞的也是少有的情形是,抗蝕劑在孔中形成掩蓋層。表現(xiàn)為掩膜層被推入孔中50-70微米深,由于掩膜會阻礙溶液進入,在孔的一端表現(xiàn)為一般的邊緣空洞,空洞會延伸到大部分孔中,從孔的另一端起,鍍層厚度越接近孔中央越薄。

許多印制板廠已轉(zhuǎn)為直接電鍍工藝,它有時與貼膜機連線,若后段烘干不充分,可能會發(fā)生孔口和孔邊空洞。要使小孔充分干燥,烘干段需十分充分。

4、與掩孔有關(guān)的空洞

掩孔工藝中,如果掩膜不好會造成蝕刻劑進入孔中,蝕刻去沉積的銅。掩膜的機構(gòu)損傷是動態(tài)發(fā)生的,而上下掩膜一起出現(xiàn)空洞的情況較少。同樣,掩膜很薄弱,造成孔內(nèi)負壓,最終導(dǎo)致掩孔缺陷,這層掩膜又可以降低負壓,對面的掩膜較易生存。一面的掩膜破壞,蝕刻劑進入孔中,靠破的掩膜一邊的銅首先被蝕刻掉。另一面,掩膜堵住了蝕刻劑的出口,蝕刻液交流太少,故空洞圖形也是較對稱的,表現(xiàn)為一端銅厚,另一端薄。根據(jù)掩膜損傷的程度,情況也不一樣,極端情況下,所有的通孔銅都被蝕刻掉。

5、直接電鍍

直接電鍍,避免了傳統(tǒng)的化學(xué)沉銅,但有三類預(yù)處理工藝步驟;如:鈀基體工藝,碳膜工藝,有機導(dǎo)電膜工藝。任何能影響催化物沉積的情形,或者是沉高分子導(dǎo)電膜時,單體沉積和聚合物組成物沉積能形成空洞。大多數(shù)碳膜,石墨和鈀膜工藝都依賴于適當(dāng)?shù)目妆谡{(diào)整,用高分子電解質(zhì)陽離子與含有相反電荷的有機催化層。以達到較好的催化吸附性。自然,在化學(xué)沉銅中已經(jīng)實踐證實是很好的工藝處理步驟,如孔壁清潔,調(diào)整,催化沉積等都恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用在直接電鍍工藝中。當(dāng)然,化學(xué)沉銅槽中特別的問題,如氫氣產(chǎn)生等,不會在此發(fā)生。

C.化學(xué)沉銅前的催化步驟

去沾污/凹蝕/化學(xué)沉銅之間的不匹配和各獨立步驟不夠優(yōu)化,也是值得考慮的問題。那些研究過孔中空洞的人員都極力贊同化學(xué)處理的統(tǒng)一的整體性。傳統(tǒng)的沉銅前處理順序為清潔,調(diào)整,活化(催化〕,加速(后活化〕,并進入清(淋)洗,預(yù)浸,完全適于Murpiy原理。例如,調(diào)整劑,一種陽離子聚酯電解質(zhì)用于中和玻璃纖維上的負電荷,往往須正確應(yīng)用才能得到所需的正電荷:調(diào)整劑太少,活化層及附著不好;調(diào)整劑太多,會形成一層膜導(dǎo)致沉銅附著不好;以致孔壁拉脫。調(diào)整劑覆蓋不充分,最容易在玻璃頭上出現(xiàn)。在金相中,空洞開口表現(xiàn)在玻璃纖維處銅覆蓋不好,或沒有銅。其它引起在玻璃處出現(xiàn)空洞的原因有:玻璃蝕刻不充分,樹脂蝕刻過分,玻璃蝕刻過分,催化不充分,或沉銅槽活性不好。其他影響Pd活化層在孔壁上覆蓋的因素有:活化溫度,活化時間,濃度等。若空洞在樹脂上,可能有以下原因:去沾污步驟的錳酸鹽殘渣,等離子體殘留物,調(diào)整或活化不充分,沉銅槽活性不高。

2、與化學(xué)沉銅有關(guān)的孔中空洞

在查看孔中空洞時,總看化學(xué)槽液是否有問題,同樣再看看,化學(xué)沉銅前處理槽液,還要覆蓋到化學(xué)銅,電鍍銅,鉛/錫槽共同問題。總的來講,我們可以了解氣泡,固態(tài)物(塵,棉)或有機物粘污,干膜可能阻礙鍍液或活化液沉積。氣泡褒入,有外來的和內(nèi)在產(chǎn)生的氣泡。外來氣泡有時可能是板子進入槽中,或振蕩搖擺時進入通孔中。而固有氣泡是由化學(xué)沉銅液中附反應(yīng)產(chǎn)生氫氣引起,或電鍍液中陰極產(chǎn)生氫氣或陽極產(chǎn)生氧氣。氣泡引起的空洞有其特征:常常位于孔中央,而且在金相中對稱分布,即對面孔壁有同樣寬度范圍內(nèi)無銅。在孔壁表面鍍上若有氣泡,表現(xiàn)為小坑,空洞周圍呈穗狀。由塵埃,棉質(zhì)品或油狀膜引起的空洞,形狀極不規(guī)則。有些防礙電鍍或活化沉積的微粒還會被鍍層金屬包裹。非有機微粒可用EDX分析出,有機物可用FTIR檢查。

有關(guān)避免氣泡裹入的研究已有相當(dāng)?shù)纳疃取F渲杏性S多影響因素:陰極移動搖擺幅度,板間間隔,振動擺動等。最有效的避免氣泡進入孔中的方法為振動和碰撞。增加板面間隔,增加陰極移動距離也十分重要,化學(xué)沉銅槽中空氣攪拌和活化槽撞擊或振動幾乎沒有用。另外,增加化學(xué)沉銅濕潤性,前處理潮位避免氣泡也十分重要。鍍液的表面能量于氫氣氣泡在跑出孔中或破滅前的尺寸有關(guān),顯然希望氣泡在變大前排除于孔外,以免阻礙溶液交換。

3、干膜有關(guān)的孔中空洞

A.特征描述

孔口或孔邊空洞(Rimvoids),即空洞位于離板面較近的位置,它常常由位于孔中的抗蝕劑引起,大約50-70微米寬離板面50-70微米,邊緣空洞可能位于板一面或兩面,可能造成完全或部分開路。而由化學(xué)銅,電鍍銅,鍍鉛/錫引起的空洞多位于孔中央。桶形裂紋(Barrelcracks)造成的空洞,也與干膜造成的空洞物理特征不同。

B.缺陷機理

孔口或孔邊空洞是由于抗蝕劑進入孔內(nèi),顯影時未去掉,它阻礙銅,錫,焊料電鍍,抗蝕劑在去膜時去掉,化學(xué)銅被蝕刻掉。

一般顯影后很難發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的抗蝕劑,空洞所在的位置和缺陷寬度是判斷孔口和孔邊空洞的主要依據(jù)。抗蝕劑為何流入孔中?被抗蝕劑覆蓋的孔中氣壓比大氣壓低20%,貼膜時孔中空氣熱,空氣冷到室溫時氣壓降低。氣壓導(dǎo)致抗蝕劑慢慢流入孔中,直至顯影。

主要有三種因素導(dǎo)致抗蝕劑流動的速度深度,即:

(1〕貼膜前孔里有水或水汽。

(2)高厚徑比小孔,以0.5mm孔為例。

(3)貼膜與顯影時間太長。

水汽停在孔中的主要原因,水分可以降低抗蝕劑粘度,使其較快流入孔中。高厚徑比小孔較易發(fā)生空洞問題,這是由于這種孔較難干燥。小孔中的抗蝕也較難顯影。顯影前時間較長也使更多的抗蝕劑流入孔中。表面處理與自動貼膜連線,更易發(fā)生問題。

C.避免孔口或孔邊空洞

避免孔口或孔邊空洞最佳及簡單的辦法是在表面處理后增加烘干的程度。孔若干燥,不會發(fā)生孔口或孔邊空洞。再長的放置時間和顯影不佳也不會造成孔口或孔邊空洞。增加烘干后,盡可能使貼膜與顯影間的放置時間短,但要考慮穩(wěn)定問題,若發(fā)生以下情況,孔口或孔邊空洞可能會發(fā)生(以前沒有):

(1)新的表面處理設(shè)備及干燥設(shè)備安裝后。

(2)表面處理設(shè)備及干燥段功能失常。

(3)生產(chǎn)高厚徑比小孔板。

(4)抗蝕劑變化或換厚的干膜。

(5)真空貼膜機使用。

最壞的也是少有的情形是,抗蝕劑在孔中形成掩蓋層。表現(xiàn)為掩膜層被推入孔中50-70微米深,由于掩膜會阻礙溶液進入,在孔的一端表現(xiàn)為一般的邊緣空洞,空洞會延伸到大部分孔中,從孔的另一端起,鍍層厚度越接近孔中央越薄。

許多印制板廠已轉(zhuǎn)為直接電鍍工藝,它有時與貼膜機連線,若后段烘干不充分,可能會發(fā)生孔口和孔邊空洞。要使小孔充分干燥,烘干段需十分充分。

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